Особенности расчета потерь напряжения в кабеле и проводах
Содержание
Потеря напряжения — это разница напряжений в начальной и конечной точке рассматриваемой ветви сети. От этого параметра зависит выбор длины и сечения кабеля. Расчет потерь напряжения как в кабеле, так и в электрических сетях основывается на законе Ома.
Немного теории
Когда по проводнику течет электрический ток, атомы кристаллической решетки проводника образуют препятствия для перемещения электронов, которые сталкиваются с ними и замедляют свое движение. Проводник, таким образом, оказывает сопротивление прохождению тока, а работа, затрачиваемая на его преодоление, проявляется падением напряжения на проводнике.
Функционирование любого электрооборудования в нормальном режиме возможно при условии, что на него поступает напряжение, на которое оно рассчитано. Если наблюдаются значительные потери напряжения в кабеле или в линии, то на входной клемме прибора параметр будет существенно отличаться от 220 В. Поэтому, чтобы правильно подобрать кабель, нужно знать, как рассчитать потери напряжения в нем.
Вычисление потерь в кабеле
Потери принято представлять в процентах от номинального значения. Их рассчитывают с помощью довольно простой формулы:
Потери напряжения зависят от силы электротока и сопротивления кабеля. Чем больше эти параметры, тем большими будут потери. Для расчета сопротивления проводника используется формула:
Если известны такие параметры, как сопротивление и сила электротока, напряжение вычисляется довольно просто:
В формулах используются такие физические величины:
Удельное сопротивление является постоянной величиной. Для медного провода оно составляет 0.0175 Ом*мм2/м, а для алюминиевого — 0.028.
Потеря напряжения в кабеле рассчитывается с помощью формулы:
Используя данную формулу, несложно будет определить длину кабеля. Но такой расчет потерь напряжения справедлив для постоянного тока. При использовании переменного вычисления необходимо выполнять с учетом реактивного и активного сопротивлений. Тогда используется выражение:
Нормы ПУЭ регламентируют отклонения напряжения. В рабочем режиме потери не должны превышать 5%. Если при расчете получен больший показатель, следует взять другую длину и повторить вычисления.
Упростить систему расчетов позволяют специальные таблицы, приведенные в справочниках для инженеров-электриков. В них используется такой показатель, как момент нагрузки. Он представляет собой произведение мощности нагрузки, выраженной в кВт и длины кабеля в метрах.
Рассчитывать потери напряжения в различных электрических сетях можно с помощью онлайн-калькуляторов.
При использовании данного метода рекомендуется выполнить вычисления на нескольких ресурсах, а затем отталкиваться от среднего полученного результата.
Расчет линейных потерь
Расчет сети по потере напряжения выполняют с учетом допустимых потерь. При подаче низкого напряжения от трансформатора до потребителя, находящегося на наибольшем расстоянии, они составляют 6%. В этот показатель входят потери на пути от понижающего ТТ до ввода в здание (3.5–5%) и от ввода до самой удаленной нагрузки (1–2.5%).
Потери напряжения в высоковольтной линии при нормальных рабочих условиях составляют при использовании кабеля — 6%, воздушных сетей — 8%. В случае аварийного режима показатели увеличиваются до 10 и 12% соответственно.
Считается, что каждая фаза 3-фазной линии 6–10 кВ, реализованной с помощью трех проводов, нагружена равномерно. Но при наличии в сети низкого напряжения сложно достичь равномерного распределения нагрузки вследствие работы осветительных приборов, поэтому применяют четырехпроводную 3-фазную систему. При ее использовании двигатели подключают к линейным проводам, а осветительное оборудование к линейным и нулевым. При реализации такого подключения нагрузка на всех трех фазах сравнивается.
При определении ПН для линий, рассчитанных на 6–10 кВ, и их длине в несколько километров, необходимо учитывать индуктивную составляющую сопротивления провода. Этот параметр указывается в специальных таблицах. Например, для проводов из меди и алюминия он составляет 0.32–0.44 Ом/км.
ПН в каждом проводе 3-фазной линии вычисляют с помощью формулы:
Активное сопротивление, как и реактивное можно взять из таблиц или вычислить:
При расчете потерь можно пользоваться следующим алгоритмом:
Значение, полученное в ходе расчетов, не должно быть выше допустимых потерь. В противном случае следует повторить вычисления, выбрав провод большего сечения.
Определение потерь при использовании однофазного переменного тока
Расчет при наличии чисто активной нагрузки выполняется аналогично вычислениям для постоянного электротока. В случае смешанной нагрузки, когда коэффициент мощности не равен единице, потеря напряжения в линии вычисляется с помощью формулы:
Снизить потери до минимального уровня можно за счет содержания сетей в надлежащем состоянии. Для этого следует постоянно контролировать плотность и прочность контактов, а вместо скруток использовать современные клеммники.
Загрузка...
